BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.7 Kemampuan Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) dalam
Nitrat)
Menurut Chen et al. (2008), MBBR dengan proses aerobik-anaerobik dimanfaatkan dalam pengolahan lindi untuk menurunkan konsentrasi COD dan ammonium. Proses anaerobik merupakan proses utama yang dibutuhkan untuk meremoval COD dan proses aerobik pada MBBR berfungsi sebagai salah satu langkah untuk meremoval ammonium. Proses anaerobik di dalam MBBR mampu meremoval total COD dengan efisiensi hingga 91% dengan Organic Loading Rate (OLR) 4,08
kgCOD/m3hari, dan secara bertahap menurun menjadi 86%
ketika OLR meningkat menjadi 15,7 kgCOD/m3hari. Akibat fungsi
yang saling melengkapi dari reaktor aerobik, maka efisiensi total COD pada sistem sedikit menurun dari 94% menjadi 92%, bahkan meskipun OLR nya meningkat dari 4,08 menjadi 15,7
kgCOD/m3hari. Hydraulic Retention Time (HRT) memiliki efek
signifikan pada removal ammonium, dimana efisiensi removal ammonium dapat mencapai 97% ketika HRT proses aerobik di dalam MBBR lebih dari 1,25 hari. Proses aerobik-anaerobik memiliki toleransi yang sangat baik untuk kondisi shocking
loading. Penurunan efisiensi removal COD hanya sekitar 7%
ketika OLR nya meningkat dan durasi shock selama 24 jam, dan efisiensi sistem ini dapat kembali seperti semula dalam waktu 3 hari. Rata-rata sludge yield pada proses anaerobik diestimasikan menjadi 0,0538 gVSS/gCODrem.
Menurut Miao et al. (2014), salah satu modifikasi SBR (Sequence
Batch Reactor) yaitu dengan mengaplikasikan sistem fluidize
pada proses aerobik-anoksik sehingga menyerupai proses yang ada pada MBBR. Tahapan yang ada pada reaktor ini yaitu: filling (pengisian)-react (pemberian reaksi terdiri dari proses aerobik-anoksik)-settle (pengendapan)-decant (penuangan). Sampel yang digunakan pada penelitian ini adalah lindi. Proses aerobik terjadi
dengan menggunakan aerator sedangkan proses anoksik terjadi dengan memanfaatkan pengadukan dari pengaduk mekanis. Sistem aerobik-anoksik terbukti lebih efektif dalam meremoval ammonia dan nitrat. Reaktor dengan sistem ini memiliki dua keuntungan yaitu tidak menghasilkan konsentrasi nitrat yang tinggi dan alkalinitas yang diproduksi mampu menetralisir asam pada influen, dengan memproduksi pH yg cocok. Selain itu, dengan proses aerobik-anoksik mampu mencapai efisiensi removal ammonia dan nitrat lebih dari 80%.
Menurut Dong et al. (2011), media yang digunakan pada MBBR ini adalah media suspended ceramic dengan densitas seperti densitas air dan memiliki porositas yang tinggi. Sampel yang digunakan adalah air limbah yang mengandung minyak.HRT yang digunakan yaitu 10 hingga 36 jam. Hasil setelah pengamatan selama 190 hari menunjukkan efisiensi removal COD mencapai 73% dan efisiensi removal nitrat mencapai 85%. Menurut Zuang et al. (2014), pengolahan air limbah hasil gasifikasi batu bara menggunakan MBBR dengan proses anoksik-Biological Aerated Filter (BAF) menunjukkan bahwa sistem ini mempunyai kapasitas degradasi polutan yang efisien, khususnya pada removal nitrogen. Anoksik MBBR-BAF ini memiliki kemampuan removal ammonium yang baik, khususnya dengan konsentrasi beban toksik yang tinggi. Pengolahan ini memiliki efisiensi removal COD sebesar 75% dan efisiensi removal ammonium mencapai 85%.
Menurut Qaderi et al. (2011), air limbah yang mengandung formaldehid akan bersifat toksik pada mikroorganisme maka untuk mengolah limbah tersebut dapat dilakukan dengan pengolahan kimiawi maupun proses biologis (anaerobik). Pada penelitian ini digunakan proses biologis berupa MBBR. Selama pengamatan ini, efisiensi MBBR yang diperoleh tergolong cukup tinggi. Berdasarkan hasil penelitian, efisiensi removal yang paling baik dicapai ketika konsentrasi formaldehid dalam bentuk COD sebesar 200 mg/L yaitu 93%. Sistem ini juga dapat mengolah konsentrasi formaldehid yang lebih tinggi hingga 2500 mg/L.
Menurut Bassin et al. (2011), nitrifikasi pada air limbah yang mengandung garam diolah menggunakan MBBR. HRT yang dibutuhkan yaitu selama 48 jam dengan start up selama 15 hari. Reaktor ini menggunakan media Kaldness tipe 3 (K3) sebanyak 40% dari total volume reaktor. Rata-rata efisiensi removal ammonia pada reaktor ini sebesar 60%.
Menurut Chu et al. (2011), air limbah buatan dapat diolah dengan MBBR dan menggunakan media biodegradable polymer. MBBR ini mencapai kondisi steady state membutuhkan waktu selama 80 hari. Berdasarkan hasil penelitian ini menunjukkan bahwa rata-rata efisiensi removal ammonia sebesar 75% dengan waktu HRT selama 18,5 jam.
Menurut Banu et al. (2009), proses pengolahan limbah dengan
menggunakan A2O-MBR (Anoksik Anaerobik) dioperasikan
selama 210 hari. Limbah yang diolah berupa air limbah buatan. HRT yang dibutuhkan selama 10 jam dengan efisiensi removal nitrat mencapai 80%.
Menurut Borkar et al. (2013), reaktor MBBR skala laboratorium dengan volume 2 L dan dioperasikan secara kontinu menggunakan sampel air limbah buatan. Reaktor ini diisi dengan media Kaldness 1 (K1) sebanyak 50% dari total volume reaktor. HRT reaktor selama 8 jam dan HRT pengendapan selama 4 jam. Periode start up dilakukan sekitar 4 minggu untuk menumbuhkan biofilm pada media, dan diikuti dengan waktu pengujian selama 10 minggu. Efisiensi removal senyawa organik dapat mencapai
95% ketika OLR nya sebesar 6 gCOD/m2hari. Ketika HRT 4 jam
maka efisiensi removal ammonia dapat mencapai 90%. Berikut rangkuman penelitian-penelitian serupa yang digunakan sebagai referensi yang dapat dilihat pada Tabel 2.9.
Tabel 2.9 Penelitian Terkait MBBR
No Penelitian Sampel (jam) HRT aklimatisasi Waktu Konsentrasi Awal (mg/L) Efisiensi Removal (%) Peneliti Nama (Tahun) COD NH4 NH3 NO3 COD NH4 NH3 NO3 1 MBBR dengan media PE D = 7 mm dan P = 9 mm
Lindi 12-96 24 hari 15000 400 - - 93 97 - - Chen et al.
(2007) 2 Tanpa media tetapi proses yang terjadi sama dengan proses MBBR yaitu aerobik-anoksik anaerobik
Lindi 45 30 hari - - 2000 0,5 - - 80 80 Miao et al.
(2014) 3 MBBR dengan suspended ceramic biocarrier
Wastewater 64 7 hari 2500 - 100 - 73 - 85 - Dong et al.
(2011) 4 MBBR dengan media PE D = 2,2 cm P = 0,1 cm
Wastewater 18 20 hari 2000 150 - - 75 85 - - Zuang et al.
(2014)
5 MBBR dengan media HDPE
D = 9,9 mm Wastewater 48 14 hari 2500 - - - 80 - - -
Qaderi
et al.
No Penelitian Sampel (jam) HRT aklimatisasi Waktu Konsentrasi Awal (mg/L) Efisiensi Removal (%) Peneliti Nama (Tahun) COD NH4 NH3 NO3 COD NH4 NH3 NO3 6 MBBR dengan media Kaldnes tipe 3 (K3) D = 25 mm, P = 12 mm
Wastewater 48 15 hari - - 200 - - - 60 - Bassin et al.
(2011) 7 MBBR dengan media Biodegradable Polymer D = 3,5 mm Synthetic
Wastewater 18,5 80 hari - - 200 - - - 75 - Chu et al.
(2011) 8 Tanpa media tetapi proses yang terjadi sama dengan proses MBBR yaitu utrien-anoksik utrient Synthetic Domestic Wastewater
10 38 hari - - 300 - - - 65 - Banu et al.
(2009) 9 MBBR dengan media Kaldnes tipe 2 (K2) D = 10 mm, P = 15 mm Synthetic
Wastewater 12 28 hari 1000 - - 0,4 95 - - 90 Borkar et al.